專利名稱：光學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)示范性實(shí)施方式的裝置涉及一種光學(xué)裝置諸如流體透鏡(fluidiclens)。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字融合正快速擴(kuò)展。特別地，在媒體和通信領(lǐng)域，數(shù)字融合進(jìn)展最積極。代表性的數(shù)字融合產(chǎn)品是移動(dòng)通信設(shè)備。近來，諸如數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等的各種成像設(shè)備以及用于游戲、音樂播放、廣播、互聯(lián)網(wǎng)等的設(shè)備與移動(dòng)通信設(shè)備結(jié)合起來。這些成像設(shè)備廣泛安裝在諸如移動(dòng)電話、膝上計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)等的各種移動(dòng)通信設(shè)備中。近來，隨著具有成像裝置的移動(dòng)電子裝備的小型化、纖薄和普及，對(duì)小尺寸、纖薄且低成本的成像設(shè)備的需求不斷增加。特別地，由于最近發(fā)布的移動(dòng)設(shè)備具有各種數(shù)字電子設(shè)備(例如，MP3播放器、視頻播放器、DMB電視等)以及成像設(shè)備，所以更加需要小尺寸、 纖細(xì)的成像設(shè)備。然而，包括聚焦光學(xué)系統(tǒng)的成像設(shè)備是一類非常難以減小其尺寸或厚度的電子裝備。具有成像設(shè)備的移動(dòng)電子設(shè)備的最初型號(hào)不要求成像設(shè)備的高性能。然而，近來，為了滿足消費(fèi)者的各種要求或喜好，開發(fā)了具有成像設(shè)備的各種移動(dòng)設(shè)備，并且對(duì)這些移動(dòng)設(shè)備的性能要求如分辨率也在提高。例如，最初的成像設(shè)備僅支持有限的功能如具有 60cm的固定和最短焦距的微距模式，但最近開發(fā)的成像設(shè)備支持更多樣的功能，包括自動(dòng)對(duì)焦功能、縮放(zoom)功能、允許在30cm或更小距離內(nèi)拍攝的微距模式、圖像穩(wěn)定功能等。為了在成像設(shè)備中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦功能、圖像變焦功能、微距模式等，需要調(diào)整聚焦光學(xué)系統(tǒng)的焦距的功能。已經(jīng)采用使用步進(jìn)電機(jī)的方法、使用音圈電機(jī)(VCM)的方法等來作為用于改變聚焦光學(xué)系統(tǒng)的焦距的方法。這些方法驅(qū)動(dòng)電機(jī)等以改變聚焦光學(xué)系統(tǒng)的透鏡之間的距離從而改變焦距。因此，這些方法在減小成像設(shè)備的尺寸方面具有局限性，并且也難以整體地制造成像設(shè)備，這成為制造成本增加的因素。為了克服這些缺點(diǎn)，已經(jīng)提出了使用流體透鏡的方法。流體透鏡是一種光學(xué)裝置， 該光學(xué)裝置具有光學(xué)流體通過光學(xué)膜密封的結(jié)構(gòu)。在流體透鏡中，透鏡表面的曲率通過調(diào)節(jié)施加到光學(xué)膜的透鏡表面的壓力而改變。這樣的流體透鏡的代表示例公開于本申請(qǐng)相同申請(qǐng)人提交的名為“光學(xué)透鏡及其制造方法(Optical Lens and Manufacturing Method thereof)，，的韓國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)亻_No. 2008-0043106中，其全部公開通過引用結(jié)合于此用于所有目的。由于流體透鏡能夠利用透鏡表面曲率的變化來改變焦距，所以不需要為了調(diào)節(jié)焦距而改變聚焦光學(xué)系統(tǒng)的透鏡之間的距離。因此，由于具有流體透鏡的成像設(shè)備不需要步進(jìn)電機(jī)或VCM等來移動(dòng)聚焦光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，而且也不需要確保用于移動(dòng)透鏡的間隔空間，所以成像設(shè)備能夠制造得緊湊。此外，由于上述韓國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)亻_中公開的流體透鏡以晶片級(jí)制造，所以該流體透鏡適于批量制造并有助于降低制造成本。同時(shí)，大多數(shù)具有移動(dòng)設(shè)備的電子裝備設(shè)計(jì)為在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定操作。電
5子裝備的操作溫度可以取決于目的或功能。此外，個(gè)人便攜電子設(shè)備的操作溫度范圍通常為從約-20°C至約60°C。該操作溫度范圍也適用于具有流體透鏡的成像設(shè)備。然而，流體透鏡中使用的光學(xué)流體具有相對(duì)大的熱膨脹系數(shù)(CTE)并因而關(guān)于溫度的變化而具有相對(duì)大的體積變化。由于流體透鏡隨著由光學(xué)流體施加到光學(xué)膜的壓力而改變透鏡表面的曲率從而調(diào)節(jié)焦距，所以透鏡表面的曲率(也就是，流體透鏡的焦距)受到溫度變化的影響。該現(xiàn)象會(huì)妨礙流體透鏡在預(yù)定操作溫度范圍內(nèi)(例如，從-20°C至60°C) 穩(wěn)定操作。

發(fā)明內(nèi)容
下面的描述涉及能確保穩(wěn)定操作而與溫度變化無關(guān)的光學(xué)裝置，諸如流體透鏡。下面的描述還涉及當(dāng)光學(xué)流體的體積由于溫度變化而改變時(shí)焦距不改變的光學(xué)裝置，諸如流體透鏡。在一個(gè)總的方面，提供一種光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置包括限定內(nèi)部空間的間隔物框架(spacer frame)，其中該內(nèi)部空間包括彼此連通的驅(qū)動(dòng)部分和透鏡部分。間隔物框架限定的內(nèi)部空間用光學(xué)流體填充。彈性膜和熱變形板分別附接到間隔物框架的底側(cè)表面和頂側(cè)表面上，其中彈性膜至少覆蓋透鏡部分，用單一透明材料形成的熱變形板(也就是，熱變形構(gòu)件)隨著溫度的改變而變形從而增大或減小內(nèi)部空間的體積。熱變形板的與透鏡部分對(duì)應(yīng)的部分可以是平的且同時(shí)比熱變形板的邊緣向外凸出。在另一總的方面，提供一種光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置包括限定內(nèi)部空間的間隔物框架，其中該內(nèi)部空間包括彼此連通的驅(qū)動(dòng)部分和透鏡部分。間隔物框架限定的內(nèi)部空間用光學(xué)流體填充。彈性膜附接在間隔物框架的表面上以至少覆蓋透鏡部分。此外，熱變形板和法蘭單元設(shè)置在間隔物框架的另一表面上，其中熱變形板對(duì)應(yīng)于內(nèi)部空間設(shè)置并隨著溫度的改變而變形以增大或減小內(nèi)部空間的體積，法蘭單元對(duì)應(yīng)間隔物框架的頂表面沿著熱變形板的邊緣設(shè)置。光學(xué)裝置還可以包括加強(qiáng)構(gòu)件。加強(qiáng)構(gòu)件是平的并在對(duì)應(yīng)于透鏡部分的位置處設(shè)置在熱變形板中。加強(qiáng)構(gòu)件可以位于熱變形板內(nèi)部。在另一總的方面，提供一種光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置包括限定內(nèi)部空間的間隔物框架，其中該內(nèi)部空間包括彼此連通的驅(qū)動(dòng)部分和透鏡部分。間隔物框架限定的內(nèi)部空間用光學(xué)流體填充。彈性膜附接在間隔物框架的表面上以至少覆蓋透鏡部分，用單一透明材料形成的熱變形板設(shè)置在間隔物框架的另一表面上。熱變形板可以隨著溫度的改變而變形從而增大或減小內(nèi)部空間的體積。具有平的形狀的透明加強(qiáng)構(gòu)件可以在對(duì)應(yīng)于透鏡部分的位置設(shè)置在熱變形板中。在另一總的方面，提供一種光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置包括間隔物框架、光學(xué)部分、熱變形板以及光學(xué)材料。光學(xué)部分設(shè)置在間隔物框架的一表面上，熱變形板設(shè)置在間隔物框架的另一表面上，也就是設(shè)置在與設(shè)置光學(xué)部分的表面相反的表面上。光學(xué)材料填充在由間隔物框架、光學(xué)部分、熱變形板限定的內(nèi)部空間中。此外，熱變形板和間隔物框架用不同的材料形成，熱變形板具有預(yù)定的形狀并隨著溫度的改變而變形從而增大或減小內(nèi)部空間的體積。其它特征和方面將從下面的詳細(xì)描述、附圖和權(quán)利要求中變得明顯。


圖1是示出光學(xué)裝置的示例的透視圖。圖2是示出圖1所示的光學(xué)裝置的分解透視圖。圖3是沿圖1的線A-B截取的光學(xué)裝置的剖視圖。圖4A是剖視圖，示出當(dāng)溫度升高時(shí)圖3所示的光學(xué)裝置的變形結(jié)構(gòu)的示例。圖4B是剖視圖，示出當(dāng)溫度降低時(shí)圖3所示的光學(xué)裝置的變形結(jié)構(gòu)的示例。圖5A是剖視圖，示出圖3所示的光學(xué)裝置的修改示例。圖5B是剖視圖，示出圖3所示的光學(xué)裝置的另一修改示例。圖6是剖視圖，示出圖3所示的光學(xué)裝置的另一修改示例。圖7是剖視圖，示出光學(xué)裝置的另一示例。圖8A是透視圖，示出圖7所示的光學(xué)裝置中包括的法蘭單元的示例。圖8B是透視圖，示出圖7所示的光學(xué)裝置中包括的法蘭單元的另一示例。圖9A是剖視圖，示出圖7所示的光學(xué)裝置的修改示例。圖9B是剖視圖，示出圖7所示的光學(xué)裝置的另一修改示例。圖10示出測(cè)試中使用的圖7的光學(xué)裝置中包括的元件的尺寸。在附圖和具體描述始終，除非另外描述，相同的附圖標(biāo)記將理解為指代相同的元件、特征和結(jié)構(gòu)。這些元件的相對(duì)尺寸和圖示出于清晰、說明和方便的目的可以被放大。
具體實(shí)施例方式提供下面的文字描述以輔助讀者獲得對(duì)這里描述的方法、裝置和/或系統(tǒng)的全面理解。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將可想到這里描述的方法、裝置和/或系統(tǒng)的各種改變、 變型及等價(jià)物。另外，為了更加清晰和簡(jiǎn)潔，可省略對(duì)公知的功能和構(gòu)造的描述。另外，如果沒有排除某些情形的明確說明，則第一材料層形成在第二材料層上的含義應(yīng)當(dāng)理解為包括第一材料層直接形成在第二材料層上以及另一第三材料層插入在第二材料層與第一材料層之間的所有情形。圖1是示出光學(xué)裝置100的示例的透視圖，圖2是示出圖1所示的光學(xué)裝置100 的分解透視圖，圖3是光學(xué)裝置100沿圖1的線A-B截取的剖視圖。圖1、圖2和圖3中示出的光學(xué)裝置100可以是包括在移動(dòng)設(shè)備的照相機(jī)模塊中的流體透鏡。供選地，流體透鏡可以被包括在任何其它合適的電子設(shè)備中。下面的描述將假定光學(xué)裝置100為流體透鏡而給出。然而，光學(xué)裝置100不限于流體透鏡，并可以用于各種目的。參照?qǐng)D1、圖2和圖3，光學(xué)裝置100包括間隔物框架110、彈性膜120、熱變形板 150以及光學(xué)流體125。此外，光學(xué)裝置100還可以包括致動(dòng)器130和致動(dòng)器框架140。圖 1、圖2和圖3示出了光學(xué)裝置100在室溫的形狀，當(dāng)溫度改變時(shí)光學(xué)裝置100的形狀(更具體地，熱變形板150的形狀)可以改變。光學(xué)裝置100可以自身用作成像設(shè)備中的流體透鏡或附接到成像設(shè)備中的聚焦光學(xué)系統(tǒng)。在前一種情況中，光學(xué)裝置100可以改變其自身焦距。然而，在后一種情況中， 光學(xué)裝置100可以用于改變聚焦光學(xué)系統(tǒng)的焦距。此外，在前后兩種情況中，通過利用光學(xué)裝置100改變焦距，成像設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)變焦功能，諸如自動(dòng)對(duì)焦功能、縮放功能、和/或微距模式。
間隔物框架110限定預(yù)定的內(nèi)部空間，光學(xué)流體125被設(shè)置或填充在該內(nèi)部空間中。更具體地，其中設(shè)置或填充光學(xué)流體125的預(yù)定的內(nèi)部空間通過間隔物框架110、彈性膜120以及熱變形板150來限定和密封。在示范性實(shí)施方式中，光學(xué)流體填滿預(yù)定的內(nèi)部空間。對(duì)于預(yù)定的內(nèi)部空間，間隔物框架110包括圍繞內(nèi)部空間的側(cè)壁112。此外，間隔物框架110可以包括分隔物114，用于將內(nèi)部空間分隔成彼此連通的透鏡部分和驅(qū)動(dòng)部分。例如，內(nèi)部空間的下部可以通過分隔物114分隔成透鏡部分和驅(qū)動(dòng)部分，并且透鏡部分和驅(qū)動(dòng)部分可以在該內(nèi)部空間的上部彼此連通。分隔物114可以在結(jié)構(gòu)上連接到側(cè)壁112。間隔物框架110可以利用具有優(yōu)異耐化學(xué)性和耐濕性的硬質(zhì)材料例如硅形成，或者可以利用透明或不透明材料形成。分隔物114形成為使得光學(xué)流體125能夠在透鏡部分和驅(qū)動(dòng)部分之間自由流動(dòng)。在示范性實(shí)施方式中，分隔物114的高度小于間隔物框架110的總高度的一半。在另一示范性實(shí)施方式中，分隔物114的高度在150-200 μ m的范圍內(nèi)。透鏡部分是入射光通過其的部分，也就是用作透鏡的部分。驅(qū)動(dòng)部分是用于傳送驅(qū)動(dòng)力的部分以用來改變彈性膜120的覆蓋透鏡部分的部分(透鏡表面)的外形。更具體地，當(dāng)預(yù)定壓力(例如，通過致動(dòng)器130的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的預(yù)定壓力)施加到光學(xué)流體125的驅(qū)動(dòng)部分時(shí)，驅(qū)動(dòng)部分上的光學(xué)流體125朝向透鏡部分移動(dòng)。結(jié)果，透鏡部分上的光學(xué)流體 125的量增加從而增加施加到構(gòu)成透鏡表面的彈性膜120的壓力，使得透鏡表面變形為向上凸出的形狀，也就是凸透鏡形狀。這時(shí)，通過調(diào)整施加到光學(xué)流體125的驅(qū)動(dòng)部分的壓力來控制透鏡部分的變形程度(即，變形量)，也就是凸透鏡的曲率，可以控制光學(xué)裝置100的屈光力(refractive power)。透鏡部分可以設(shè)置在光學(xué)裝置100的中心部分中，驅(qū)動(dòng)部分可以設(shè)置為圍繞透鏡部分。如果驅(qū)動(dòng)部分設(shè)置為圍繞透鏡部分，則光學(xué)流體125可以從所有方向均勻地從驅(qū)動(dòng)部分流向透鏡部分。因此，由于光學(xué)流體125的流動(dòng)而變形的透鏡部分可以具有更加球面形態(tài)的凸透鏡形狀，因此可以實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)異光學(xué)性能的變焦流體透鏡。驅(qū)動(dòng)部分可以分隔成多個(gè)區(qū)域。例如，如圖2所示，驅(qū)動(dòng)部分可以分隔成關(guān)于透鏡部分對(duì)稱的四個(gè)區(qū)域。然而， 驅(qū)動(dòng)部分也可以分隔成兩個(gè)、三個(gè)、五個(gè)或更多區(qū)域。將由間隔物框架110限定的內(nèi)部空間分隔成驅(qū)動(dòng)部分和透鏡部分可以假想地進(jìn)行而沒有諸如分隔物114的物理結(jié)構(gòu)。也就是，間隔物框架110可以具有圓柱或矩形形狀， 其僅由側(cè)壁112限定且其內(nèi)部空間僅由側(cè)壁112圍繞。在此情況下，將內(nèi)部空間分隔成驅(qū)動(dòng)部分和透鏡部分可以根據(jù)功能特征(例如，在內(nèi)部空間中，驅(qū)動(dòng)部分可以對(duì)應(yīng)于致動(dòng)器130 而透鏡部分可以對(duì)應(yīng)于加強(qiáng)構(gòu)件(圖5A的160或圖5B的160’))進(jìn)行，和/或根據(jù)與外圍構(gòu)件的結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行。由間隔物框架110限定的內(nèi)部空間(也就是驅(qū)動(dòng)部分和透鏡部分)用光學(xué)流體 125填充。光學(xué)流體125是一種能夠填充在該內(nèi)部空間中的光學(xué)材料，并且不限于液體。例如，光學(xué)流體125可以是氣體或凝膠型材料。填充在內(nèi)部空間中的光學(xué)流體125通過分別附接到或設(shè)置在間隔物框架110的底表面和頂表面上的彈性膜120和熱變形板150而密封。 光學(xué)流體125可以是透明硅酮油(silicone oil)如二甲基硅氧烷(DMS)油、透明烴油、透明酯油、或透明聚醚油如全氟聚醚(PFPE)。上述材料當(dāng)中的硅酮油或聚醚油在約_55°C至 250°C的溫度范圍內(nèi)保持為液相，并一般具有較小的關(guān)于溫度的粘度改變。例如，在1000厘泊(centipoise，cP)或更小的粘度具有50或更大聚合度的透明硅酮油可以用作光學(xué)流體125，在此情況下，光學(xué)裝置100可以實(shí)現(xiàn)非常高的響應(yīng)速度。在示范性實(shí)施方式中，光學(xué)流體125可以具有小于IOOcP的粘度。然而，硅酮油或聚醚油具有330ppm/°C或更大的大熱膨脹系數(shù)(CTE)?？梢赃m當(dāng)?shù)厥褂脻M足上述物理特性的任何其它材料或物質(zhì)。彈性膜120附接到間隔物框架110的表面(圖1、圖2和圖3中的下表面)以覆蓋內(nèi)部空間的透鏡部分。彈性膜120的覆蓋透鏡部分的部分可以相應(yīng)于形成光學(xué)裝置100 的透鏡表面的光學(xué)部分。彈性膜120也可以覆蓋內(nèi)部空間的驅(qū)動(dòng)部分，在此情況下，彈性膜 120可以是片狀膜(sheet-like film)。然而，內(nèi)部空間的驅(qū)動(dòng)部分可以由不同于這樣的光學(xué)部分的彈性膜覆蓋或者由除彈性膜以外的任何其它元件覆蓋。彈性膜120必須具有透明性和高彈性，并且還必須是化學(xué)穩(wěn)定的。此外，彈性膜 120的外表面必須具有耐濕性。滿足上述條件的材料包括聚二甲基硅氧烷(PDMQ彈性體、 聚甲基苯基硅氧烷(PMPQ彈性體、透明硅彈性體如氟硅氧烷彈性體、烴彈性體、聚醚彈性體、環(huán)氧丙烷(propylenoxide)彈性體以及聚酯彈性體。彈性膜120不限于單層結(jié)構(gòu)，可以是由雙層形成的多層結(jié)構(gòu)?？梢赃m當(dāng)?shù)厥褂脻M足上述物理特性的任何其它材料或物質(zhì)。上述彈性體是具有大CTE的材料，僅由這樣的彈性體形成的膜隨著溫度的改變而極大地膨脹或收縮。然而，用作圖1、圖2和圖3所示的光學(xué)裝置100的部件的彈性膜120 以這樣一種方式附接到間隔物框架110上，使得它不隨著溫度的改變而膨脹或收縮。例如， 在制造中，液相PDMS在固定基板上以膜的形式固化，所得的彈性膜120在充分拉伸以具有非常薄的厚度之后附接到間隔物框架110上，和/或經(jīng)歷用于防止熱膨脹的預(yù)定處理然后附接到間隔物框架110上。例如，彈性膜120可以被伸展或拉伸從而具有在熱變形板150 的熱膨脹期間足以防止其起皺或變形的殘余張應(yīng)力。在示范性實(shí)施方式中，彈性膜120可以以預(yù)負(fù)載狀態(tài)制造使得處于預(yù)負(fù)載狀態(tài)的彈性膜120的長(zhǎng)度為39. 00mm，而預(yù)負(fù)載的去除導(dǎo)致長(zhǎng)度減小3. 85%至37. 5mm。預(yù)負(fù)載可以通過在去除預(yù)負(fù)載之后測(cè)量彈性膜120的長(zhǎng)度的改變而計(jì)算。在示范性實(shí)施方式中，彈性膜 120 的 CTE 范圍是從 180ppm/°C到 320ppm/°C。當(dāng)由相同材料形成時(shí)，熱變形板150的厚度可以為彈性膜120的厚度的三倍或四倍。在另一示范性實(shí)施方式中，熱變形板150可以是彈性膜120的厚度的六倍。致動(dòng)器130可以是在對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)部分的位置處設(shè)置在彈性膜120上的聚合物致動(dòng)器。聚合物致動(dòng)器130可以是對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)部分的單一結(jié)構(gòu)或者可以分隔成多個(gè)區(qū)域。此外， 聚合物致動(dòng)器130可以利用預(yù)定粘合材料附接到彈性膜120上。致動(dòng)器130的種類或材料不受限制，可以使用各種致動(dòng)器。例如，致動(dòng)器130可以由具有薄的厚度和低功耗的電活性聚合物(EAP)制成，或者可以是由三元共聚物制成的張弛振蕩器鐵電聚合物致動(dòng)器，三元共聚物例如為聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯)[P(VDF-TrFE-CTFE)]或聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯)[P(VDF-TrFE-CFE)]?？梢赃m當(dāng)?shù)厥褂脻M足上述物理特性的任何其它材料或物質(zhì)。致動(dòng)器130用于通過在預(yù)定驅(qū)動(dòng)電壓施加到致動(dòng)器130時(shí)向驅(qū)動(dòng)部分施加壓力而使驅(qū)動(dòng)部分中的光學(xué)流體125流向透鏡部分，使得透鏡部分的彈性膜120向外凸出從而變?yōu)橥沟?。在此情況下，致動(dòng)器的位移可以通過調(diào)整驅(qū)動(dòng)電壓的大小而控制，相應(yīng)地，施加到驅(qū)動(dòng)部分中的光學(xué)流體125的壓力也可以被控制。這樣的聚合物致動(dòng)器130是施壓器件的示例，該施壓器件向驅(qū)動(dòng)部分施加壓力以使光學(xué)流體125流向透鏡部分從而透鏡表面向外凸出。因此，也可以通過使用微泵等代替聚合物致動(dòng)器130而使驅(qū)動(dòng)部分上的光學(xué)流體125 流向透鏡部分。由于分隔物114的設(shè)計(jì)，存在光學(xué)流體125從驅(qū)動(dòng)部分到透鏡部分的瞬時(shí)或近乎瞬時(shí)流動(dòng)，反之亦然。換言之，分隔物114不限制光學(xué)流體125的流動(dòng)使得驅(qū)動(dòng)部分和透鏡部分處的壓力隨著時(shí)間逐漸均衡。致動(dòng)器框架140可以設(shè)置為在致動(dòng)器130上的固定框架。致動(dòng)器框架140用于將彈性膜120和/或致動(dòng)器130牢固地固定到間隔物框架110上。致動(dòng)器框架140具有暴露對(duì)應(yīng)于至少透鏡部分的彈性膜120的平面形狀，并且可以暴露部分致動(dòng)器130。例如，致動(dòng)器框架140可以僅暴露彈性膜120的對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)部分和透鏡部分的部分，并具有關(guān)于光軸軸對(duì)稱的平面形狀。致動(dòng)器框架140可以用具有小CTE的硬質(zhì)材料如硅形成。熱變形板150附接到間隔物框架110的另一表面上，也就是附接到與間隔物框架 110的其上附接彈性膜120的表面相反的表面(在圖1、2和3中，間隔物框架110的上表面)上。熱變形板150可以覆蓋由間隔物框架110限定的內(nèi)部空間的全部或部分。例如， 熱變形板150制造為與間隔物框架110具有相同尺寸(寬度)，從而覆蓋內(nèi)部空間的驅(qū)動(dòng)部分和透鏡部分的全部，熱變形板150的邊緣部分可以接合到間隔物框架110的側(cè)壁112。 然而，熱變形板150的尺寸可以對(duì)應(yīng)于內(nèi)部空間的寬度(見圖7)，或者可以小于內(nèi)部空間的寬度。熱變形板150隨著溫度的改變而變形或在形狀上改變，從而抵償光學(xué)流體125相對(duì)于溫度的改變的體積改變。更具體地，當(dāng)溫度升高時(shí)，熱變形板150向外變形(在圖3中向上)從而增大內(nèi)部空間的體積；當(dāng)溫度降低時(shí)，熱變形板150向內(nèi)變形(在圖3中向下) 從而減小內(nèi)部空間的體積。由于熱變形板150的變形，體積隨著溫度上升而增加的光學(xué)流體125填充在體積已經(jīng)增加的內(nèi)部空間中，體積隨著溫度降低而減小的光學(xué)流體125填充在體積已經(jīng)減小的內(nèi)部空間中。結(jié)果，當(dāng)光學(xué)流體125的體積隨著溫度的改變而改變時(shí)，光學(xué)裝置100不使透鏡表面變形或者使透鏡表面的變形最小化。在公開于本申請(qǐng)相同申請(qǐng)人提交的名稱為“光學(xué)透鏡及其制造方法”的韓國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)亻_No. 2008-0043106中的常規(guī)流體透鏡中，使用透明、剛性玻璃基板代替熱變形板 150。如上所述，由硅酮油等制成的光學(xué)流體125具有約330ppm/°C的顯著大的CTE。同時(shí)， 如果間隔物框架和玻璃基板用硅形成，則它們具有約2-3ppm/°C的CTE，該CTE顯著小于光學(xué)流體125的CTE。因而，當(dāng)溫度改變時(shí)，在常規(guī)流體透鏡中，彈性膜的形狀由于通過光學(xué)流體的膨脹或收縮引起的施加到透鏡表面的壓力改變而變形，這改變了流體透鏡的折射率。例如，當(dāng)常規(guī)流體透鏡具有5. 3mmx5. 3mmx0. 3mm(=寬度χ長(zhǎng)度χ高度)的內(nèi)部空間尺寸和直徑為2. 4mm的透鏡部分時(shí)，在存在40°C的溫度改變(例如，當(dāng)溫度從20°C升高到60°C或者從20°C下降到-20°C時(shí))時(shí)，透鏡表面的變形最大為約士 134 μ m。也就是，當(dāng)溫度從室溫升高或下降40°C時(shí)，對(duì)應(yīng)于透鏡部分的彈性膜120向外凸出至最大134 μ m的高度或向內(nèi)凹陷至最大134 μ m的深度。由于在直徑為約2. 4mm的流體透鏡中透鏡表面的可變形閾值范圍(也就是，光學(xué)透鏡的透鏡表面的允許變形范圍)已知為約士 15μπι，所以使用玻璃基板的常規(guī)流體透鏡在電子設(shè)備的正常操作溫度范圍(從-20°C至60°C)內(nèi)難以保持恒定的焦點(diǎn)。為了抵消光學(xué)流體125的體積改變，通過用具有大CTE的單一透明材料形成熱變形板150，光學(xué)裝置100可以防止或最小化透鏡表面的這種變形。為此，熱變形板150可以用與光學(xué)流體125具有基本相同CTE的材料形成，或者可以用CTE大于光學(xué)流體125的CTE 的材料形成。這里，“熱變形板150和光學(xué)流體125的CTE基本相同”的含義不限于熱變形板150的CTE在數(shù)值上與光學(xué)流體125的CTE相同的情形，并可以被解釋為包括其中熱變形板150的CTE具有能夠抵消光學(xué)流體125關(guān)于溫度變化的體積改變的CTE值(也就是， 一 CTE值，在該CTE值處，光學(xué)裝置100的折射率關(guān)于溫度變化的改變?cè)陬A(yù)定可允許的范圍內(nèi))，盡管熱變形板150的CTE小于光學(xué)流體125的CTE。例如，熱變形板150的CTE是光學(xué)流體125的CTE的50%或更大的情形可以相當(dāng)于熱變形板150和光學(xué)流體125的CTE基本相同的情形。在示范性實(shí)施方式中，熱變形板150的CTE范圍為從180至320ppm/°C，而光學(xué)流體的CTE范圍為從280至380ppm/°C。此外，熱變形板150可以用具有彈性變形特性且在包括光學(xué)裝置100的操作溫度范圍的寬溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定的材料形成。如果熱變形板150利用允許塑性變形的材料形成， 盡管熱變形板150具有大的CTE，熱變形板150的尺寸會(huì)由于隨著溫度的改變發(fā)生的反復(fù)膨脹和收縮而改變。因此，通過用允許彈性變形的材料形成熱變形板150，熱變形板150的尺寸即使在光學(xué)裝置100長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受溫度的改變時(shí)也可以保持不變。此外，如光學(xué)流體125那樣，通過用允許彈性變形的材料形成熱變形板150，光學(xué)流體125的體積改變可以更有效地得到抵償。此外，由于熱變形板150密封光學(xué)流體125， 如彈性膜120那樣，所以熱變形板150可以用具有優(yōu)異耐化學(xué)性和低吸濕性的疏水材料形成。此外，熱變形板150必須具有優(yōu)異的透射性。滿足熱變形板150的上述性能的代表性材料包括彈性體諸如硅酮彈性體 (silicone elastomer)、硅酮樹脂(silicone resin)等。硅酮彈性體可以是聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基苯基硅氧烷(PMPS)、聚甲基乙烯基硅氧烷(PMVS)、氟化硅酮彈性體 (fluro-silicone elastomer)等?？梢院线m地使用滿足上述物理特性的任何其它材料或物質(zhì)。上述材料當(dāng)中的PDMS具有大的CTE、優(yōu)異的彈性特性和優(yōu)異的透射性，并還具有低的表面張力及非電離和非極性特性。也就是，PDMS在高溫以及低溫是化學(xué)穩(wěn)定的，并表現(xiàn)出耐熱特性、耐大氣暴露性(UV、臭氧)、及氧化穩(wěn)定性。例如，由于PDMS板具有約300ppm/°C的大CTE并足夠可靠即使在300°C或更高的高溫仍是穩(wěn)定的，所以PDMS板能夠經(jīng)受后續(xù)的高溫工藝。當(dāng)熱變形板150用PDMS形成時(shí)，熱變形板150具有約100 μ m至500 μ m的厚度。如上所述，熱變形板150變形從而在溫度升高時(shí)增大內(nèi)部空間的體積，以及在溫度降低時(shí)減小內(nèi)部空間的體積。熱變形板150的這種變形直接由于溫度的變化引起，而不是由光學(xué)流體125的體積改變間接地引起，也就是，不是由光學(xué)流體125的體積改變導(dǎo)致的壓力的增加/減小間接地引起。換言之，因?yàn)閮?nèi)部空間的體積由于由溫度的改變直接引起的熱變形板150的變形而增大或減小，所以光學(xué)裝置100可以保持由光學(xué)流體125施加到彈性膜120的壓力不變或使施加到彈性膜120的壓力的變化最小化，盡管光學(xué)流體125的體積由于溫度的改變而增加或減小。因此，當(dāng)溫度在正常操作溫度范圍內(nèi)改變時(shí)，光學(xué)裝置 100或包括光學(xué)裝置100的成像設(shè)備表現(xiàn)出屈光力的很小變化或者將屈光力的變化限制為低于預(yù)定閾值。為了抵償由于溫度的改變導(dǎo)致的光學(xué)流體125的體積改變，熱變形板150在溫度升高時(shí)變形為向外凸出從而成為凸的，并在溫度降低時(shí)變形為向內(nèi)降低從而成為凹的。也就是，熱變形板150隨著溫度改變而具有預(yù)定方向性地變形。由于溫度升高時(shí)熱變形板150的寬度增加以及當(dāng)溫度降低時(shí)其寬度減小，并且光學(xué)流體125的體積也隨著溫度的改變而增加或減小，所以熱變形板150的變形可以具有上述方向性。然而，存在熱變形板150的位移將不足以抵償光學(xué)流體125的體積變化的可能性，特別是當(dāng)溫度降低時(shí)這種可能性進(jìn)一步增加。為了抵償熱變形板150的變形方向性并允許熱變形板150的足夠變形，熱變形板 150可以經(jīng)受一初始變形從而具有預(yù)定高度Cl1的向外(圖3中向上)的凸形狀。具有凸形狀的熱變形板150在溫度升高時(shí)變形為更加凸的形狀，在溫度降低時(shí)變形為較不凸的形狀或平的形狀。初始變形的高度屯可以為從約25μπι至200μπι。然而，高度Cl1可以取決于光學(xué)裝置100的尺寸。例如，在其內(nèi)部空間的尺寸為約5. 3mmx5. 3mmx0. 3mm(=寬度χ長(zhǎng)度 χ高度)、透鏡部分的直徑為約2. 4mm、熱變形板150的厚度為約300 μ m的光學(xué)裝置100的情形中，初始變形的高度Cl1可以為約50 μ m至200 μ m。在示范性實(shí)施方式中，熱變形板150 的向其中心延伸的部分可以在室溫時(shí)向上成0. 1度的角度(在圖3中的水平線之上)。在另一示范性實(shí)施方式中，該角度可以為8度。熱變形板150的初始變形有助于有效抵償光學(xué)流體125的體積的減小，特別是當(dāng)溫度降低時(shí)。換言之，熱變形板150變形使得其向上凸出的中心部分變平(也就是，使得凸形狀的高度Cl1減小)從而減小內(nèi)部空間的體積。與此不同，平的沒有經(jīng)受初始變形的熱變形板在溫度降低時(shí)難以變形為與光學(xué)流體125的體積的減小相對(duì)應(yīng)地充分減小內(nèi)部空間的體積。圖4A和圖4B是剖視圖，示出圖3所示的光學(xué)裝置100隨著溫度的變化而變形的示例，其中圖4A對(duì)應(yīng)于溫度從200C上升到600C的情形，圖4B對(duì)應(yīng)于溫度從20°C下降到-20°C 的情形。參照?qǐng)D4A，當(dāng)溫度升高時(shí)，光學(xué)裝置100的熱變形板150的位移增加W1 < d2)，從而熱變形板150更加向外凸出。參照?qǐng)D4B，當(dāng)溫度降低時(shí)，光學(xué)裝置100的熱變形板150的位移減小從而熱變形板150更加向內(nèi)變形為平的。光學(xué)裝置100的透鏡表面的外形(即， 對(duì)應(yīng)于透鏡部分的彈性膜120的外形)可以變化很少或在允許的范圍內(nèi)變化而與溫度的變化無關(guān)。在光學(xué)裝置100中，熱變形板150的與透鏡部分對(duì)應(yīng)的部分(也就是，熱變形板 150的中心部分)具有基本平坦的形狀。必須保持熱變形板150的中心部分的平坦形狀而不論溫度的變化。這旨在防止入射光被熱變形板150折射。為了防止入射光被折射或最小化折射的量，熱變形板150的中心部分具有能夠覆蓋至少透鏡部分的尺寸。為了使熱變形板150的中心部分具有平坦形狀并且保持中心部分的平坦形狀而不論溫度變化，光學(xué)裝置100還可以包括設(shè)置在與透鏡部分對(duì)應(yīng)的位置處的加強(qiáng)構(gòu)件。圖 5A和圖5B是剖視圖，示出分別包括加強(qiáng)構(gòu)件160和160’的光學(xué)裝置100’和100”的示例。 參照?qǐng)D5A和圖5B，光學(xué)裝置100’和100”不同于圖3所示的光學(xué)裝置100之處在于加強(qiáng)構(gòu)件160或160’嵌入到熱變形板150中。加強(qiáng)構(gòu)件160和160’用于防止熱變形板150(具體地，熱變形板150的對(duì)應(yīng)于透鏡部分的部分)變形。因此，加強(qiáng)構(gòu)件160和160’可以用剛性、透明材料形成。例如，加強(qiáng)構(gòu)件160和160’可以用透明玻璃、透明聚酰亞胺、透明聚醚砜(PES)等形成。在供選實(shí)施方式中，加強(qiáng)構(gòu)件160和160’可以由與用于熱變形板的 PDMS材料相比用更多硬化劑固化的PDMS材料制成。此外，加強(qiáng)構(gòu)件160和160，可以具有相應(yīng)于透鏡部分的形狀的圓形、或具有能夠覆蓋整個(gè)透鏡部分的尺寸的方形或多邊形。
如圖5A所示，加強(qiáng)構(gòu)件160可以嵌入到熱變形板150內(nèi)部，例如嵌入到熱變形板 150的下部中。由于能夠防止嵌入到熱變形板150內(nèi)部的加強(qiáng)構(gòu)件160暴露到空氣、濕氣等，所以加強(qiáng)構(gòu)件160可以用各種材料形成而沒有任何限制(例如，耐濕性)。在此情況下， 加強(qiáng)構(gòu)件160可以形成為厚度薄于熱變形板150的厚度。例如，加強(qiáng)構(gòu)件160的厚度可以為熱變形板150的厚度的約1/4至3/4 (從約50 μ m至約300 μ m)。與以上不同，加強(qiáng)構(gòu)件160可以供選地附接到熱變形板150的上表面和/或下表面。此外，如圖5B所示，加強(qiáng)構(gòu)件160’可以形成為具有與熱變形板150相同的厚度。在此情況下，加強(qiáng)構(gòu)件160’可以替代熱變形板150的與透鏡部分對(duì)應(yīng)的部分。在前后兩種情況中，由于加強(qiáng)構(gòu)件160’會(huì)暴露到空氣、光學(xué)流體125等，所以加強(qiáng)構(gòu)件160’可以用具有優(yōu)異耐化學(xué)性和耐濕性的材料形成。再次參照?qǐng)D1、圖2和圖3，尺寸相應(yīng)于間隔物框架110的尺寸的熱變形板150(熱變形板150可以包括如圖5A或5B所示的加強(qiáng)構(gòu)件160或160’)可以利用預(yù)定粘合劑152 附接到間隔物框架110上。預(yù)定粘合劑152可以是紫外(UV)固化環(huán)氧粘合劑。然而，預(yù)定粘合劑152可以是被選擇為將熱變形板150有效粘著到間隔物框架110(考慮到它們的材料)的任何其它粘合手段。圖6是剖視圖，示出圖3所示的光學(xué)裝置100的另一修改示例100”’。參照?qǐng)D6， 光學(xué)裝置100”’還可以包括粘合劑輔助圖案154以使熱變形板150容易且牢固地粘著到間隔物框架110。粘合劑輔助圖案IM可以插入到間隔物框架110和熱變形板150之間的界面中，更具體地，插入到粘合劑152和熱變形板150之間的界面中。粘合劑輔助圖案IM可以由考慮到間隔物框架110和熱變形板150的材料而選擇的材料制成。例如，當(dāng)間隔物框架110用硅形成并且熱變形板150用硅酮彈性體如PDMS形成時(shí)，粘合劑輔助圖案巧4可以用硅化合物如硅氧化物或硅氮化物形成。用硅化合物形成的粘合劑輔助圖案1 用于補(bǔ)充分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)特性等與硅不同的硅酮彈性體的低粘著性。因此，粘合劑輔助圖案巧4可以用硅氧化物沿?zé)嶙冃伟?50的邊緣形成。形成粘合劑輔助圖案154的方法不受限制。例如，粘合劑輔助圖案1 可以用圖案光刻法形成在熱變形板150的邊緣上。更具體地，粘合劑輔助圖案IM用硅氧化物等形成在允許圖案光刻法的基板上。粘合劑輔助圖案巧4可以考慮到熱變形板150與間隔物框架110之間的界面而形成為具有合適的形狀和寬度。然后，圖案將轉(zhuǎn)移到其上的熱變形板150的表面經(jīng)受等離子體處理(例如，使用氧作為處理氣體的等離子體處理)，然后經(jīng)受表面處理的熱變形板150被附到其上已經(jīng)形成粘合劑輔助圖案154的基板上，從而執(zhí)行向熱變形板150的圖案轉(zhuǎn)移。圖7是示出光學(xué)裝置200的另一示例的剖視圖。參照?qǐng)D7，光學(xué)裝置200包括間隔物框架210、彈性膜220、熱變形板250、法蘭單元270以及光學(xué)流體225，并且還可以包括致動(dòng)器230和致動(dòng)器框架M0。圖7示出了光學(xué)裝置200在室溫(例如，20°C )的情形。圖7 所示的光學(xué)裝置200不同于圖1、2和3所示的光學(xué)裝置100之處在于光學(xué)裝置200還包括法蘭單元270。在下文，可以基于與光學(xué)裝置100的差異來描述光學(xué)裝置200。在下面的描述中沒有詳細(xì)說明的部分可以從以上關(guān)于光學(xué)裝置100的描述中得到理解。間隔物框架210限定預(yù)定的內(nèi)部空間并包括圍繞內(nèi)部空間的側(cè)壁212。間隔物框架210還可以包括分隔物214，用于將內(nèi)部空間分隔成彼此連通的透鏡部分和驅(qū)動(dòng)部分。光
13學(xué)流體225填充在由間隔物框架210限定的內(nèi)部空間中，也就是在驅(qū)動(dòng)部分和透鏡部分中， 并且填充在內(nèi)部空間中的光學(xué)流體225通過熱變形板250和設(shè)置或附接在間隔物框架210 的底部的彈性膜220密封。此外，聚合物致動(dòng)器230在對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)部分的位置處設(shè)置在彈性膜220上，聚合物致動(dòng)器230可以通過致動(dòng)器框架MO固定在間隔物框架210上。熱變形板250用單一透明材料形成，附接到間隔物框架210的頂表面上，也就是附接到與間隔物框架210的附接彈性膜220的表面相反的表面上。熱變形板250具有如圖4B 所示的平坦形狀、或在與透鏡部分對(duì)應(yīng)的位置處向外(在圖7中向上)凸出的形狀。不同于光學(xué)裝置100或100’的具有與間隔物框架110相同的尺寸(寬度)的熱變形板150，光學(xué)裝置200的熱變形板250小于間隔物框架210。更具體地，間隔物框架210的尺寸對(duì)應(yīng)于內(nèi)部空間的尺寸，法蘭單元270沿?zé)嶙冃伟?50的邊緣(也就是，在間隔物框架210的頂表面上，對(duì)應(yīng)于間隔物框架210和熱變形板250的尺寸差)設(shè)置。也就是，熱變形板250位于法蘭單元270內(nèi)部，法蘭單元270對(duì)應(yīng)于間隔物框架210的側(cè)壁以環(huán)形狀(例如，方形環(huán)形狀)形成。法蘭單元270可以用具有與間隔物框架210的優(yōu)異粘合特性以及與形成間隔物框架210的材料(例如，硅)的CTE類似的CTE的材料形成。例如，法蘭單元270可以用玻璃形成。然而，法蘭單元270可以用基于硅的任何其它材料形成。由于形成法蘭單元270的玻璃具有類似于形成間隔物框架210的硅的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性，所以法蘭單元270可以利用一般的粘合劑252如紫外(UV)固化環(huán)氧粘合劑而與間隔物框架210接合。因此，用于改善粘合強(qiáng)度的粘合劑輔助圖案(見圖6)不必插入在法蘭單元270和間隔物框架210之間的界面中。此外，用具有約3. 5ppm/ °C的CTE的玻璃形成的法蘭單元270和用具有約 2. 6ppm/°C的硅形成的間隔物框架210在它們之間具有小的CTE差異。法蘭單元270和間隔物框架210之間的小的CTE差異意味著法蘭單元270和間隔物框架210可以在溫度改變時(shí)類似地膨脹或收縮，也就是一起膨脹或收縮。因此，由于在間隔物框架210和法蘭單元270 之間的界面中沒有引起應(yīng)力，所以光學(xué)裝置200可以具有抵抗熱沖擊的高可靠性。此外，由于法蘭單元270如間隔物框架210那樣用具有小的CTE的材料形成，所以可以防止翹曲和斷裂(具有約300 μ m的薄的厚度的間隔物框架210在高溫(例如，在約250°C的回流工藝期間)由于熱沖擊而彎曲或破裂)。此外，法蘭單元270和熱變形板250之間的界面可以具有預(yù)定角度θ的傾斜角使得法蘭單元270的寬度減小并且熱變形板250的寬度向外(圖7中向上)增加(也就是，朝向相對(duì)于間隔物框架210相反的一側(cè)增加)。與具有向外凸出的形狀的熱變形板沒有界面傾斜(即，θ =90° )的情形相比，法蘭單元270和熱變形板250之間的界面272的傾斜角θ允許熱變形板250隨著溫度的改變(特別是隨著溫度的增加)而更容易地變形。此夕卜，具有預(yù)定傾斜角的界面272可以減小當(dāng)法蘭單元270和熱變形板250具有大的CTE差異時(shí)引起的熱應(yīng)力。界面272的傾斜角θ可以為從約30°至90°。圖8Α和圖8Β是透視圖，示出可包括在圖7所示的光學(xué)裝置200中的法蘭單元270 ’ 和270”的示例。從圖8Α和圖8Β可見，每個(gè)法蘭單元270，和270”的與熱變形板250 (見圖7)形成界面的內(nèi)部側(cè)壁具有預(yù)定的傾斜角，使得每個(gè)法蘭單元270’和270”頂部的寬度減小。圖8Α所示的法蘭單元270’的內(nèi)部側(cè)壁是圓的形式，而圖8Β所示的法蘭單元270”
14的內(nèi)部側(cè)壁是方形的形式。在前一情形中(見圖8A)，由于熱變形板250關(guān)于光軸對(duì)稱，所以熱變形板250的變形可以關(guān)于光軸對(duì)稱。此外，在后一情形中(見圖8B)，由于熱變形板 250具有與間隔物框架限定的內(nèi)部空間相同的方形，所以熱變形板250可以容易地制造。此外，在光學(xué)裝置200中，熱變形板250的與透鏡部分對(duì)應(yīng)的部分可以基本是平的。此外，光學(xué)裝置200還可以包括在與透鏡部分對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置在熱變形板250中的加強(qiáng)構(gòu)件260。加強(qiáng)構(gòu)件260可以具有比熱變形板250薄的厚度，并可以被嵌入在熱變形板 250內(nèi)部。例如，加強(qiáng)構(gòu)件260可以位于熱變形板250下面?；蛘?，如圖9A所示，加強(qiáng)構(gòu)件 260'可以嵌入到熱變形板250中，或者如圖9B所示，加強(qiáng)構(gòu)件沈0”可以位于熱變形板250 的上表面上。在下文，將描述使用根據(jù)上述示例的光學(xué)裝置的模擬和測(cè)試結(jié)果。基于專門用于有限元分析(FEA)的軟件ABAQUS ver. 6. 8 CAE&Mandard進(jìn)行模擬，并考慮到非線性幾何進(jìn)行線性熱-彈性變形，其中忽略由光學(xué)流體引起的壓力。在模擬中，使用以上參照?qǐng)D7描述的光學(xué)裝置200，關(guān)于光學(xué)裝置200的各部件的尺寸的詳細(xì)情況在圖10中示出。在圖10中，光學(xué)裝置200的間隔物框架210為矩形，具有約7πιπιΧ7πιπιΧ330μπι(=寬χ長(zhǎng)χ高)的尺寸，由間隔物框架210限定的內(nèi)部空間具有約 4. 9mmx4. 9mmx330 μπι(=寬χ長(zhǎng)χ高)的尺寸，透鏡部分具有直徑為約2. 4mm的圓形形狀。 熱變形板250和法蘭單元270之間的界面具有約58°的傾斜角。熱變形板250形成為PDMS 板，該P(yáng)DMS板具有1. OMPa的楊氏模量、約58ppm/°C的CTE、及300 μ m的厚度，其中該P(yáng)DMS 板經(jīng)受初始變形使得其中心部分向外凸出約120μπι。加強(qiáng)構(gòu)件260利用聚酰亞胺形成，具有3. 2GPa的楊氏模量、約58ppm/°C的CTE以及200 μ m的厚度。光學(xué)流體225可以是具有 330ppm/°C的CTE的硅酮油。此外，模擬在從_20°C至60°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，這是相應(yīng)的電子設(shè)備(也就是，光學(xué)裝置200)的操作溫度范圍。表1列出了模擬結(jié)果，并示出當(dāng)溫度改變時(shí)熱變形板250和透鏡表面之間的位移。 參照表1，當(dāng)溫度從20°C升高到60°C時(shí)，熱變形板250更加凸出約51. 1 μ m，而透鏡表面具有約6. 3 μ m的位移。并且，當(dāng)溫度從20°C下降到_20°C時(shí)，熱變形板250降低約39. 2 μ m， 而透鏡表面具有約7. 8 μ m的位移。因此，可以看出透鏡表面的位移小于預(yù)定的允許閾值范圍(士 15μπι)。[表 1]
當(dāng)溫度從20°C上升當(dāng)溫度從20°C下降
__到 60 °C Ht__到-20°C 時(shí)_
熱變形板 51.1μπι-39.2μπι
的位移___
透鏡表面-6.3μπι7.8μπι
的位移 __ 上面已經(jīng)描述了若干示例。然而將理解，可以進(jìn)行各種變型。例如，如果所描述的技術(shù)以不同順序進(jìn)行和/或如果所述系統(tǒng)、體系結(jié)構(gòu)、設(shè)備、或電路中的部件以不同方式結(jié)合和/或被其他部件或其等同物替代或補(bǔ)充，則可以實(shí)現(xiàn)合適的結(jié)果。因此，其他的實(shí)施在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。 本申請(qǐng)要求于2010年10月四日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng) No. 10-2010-0107110的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)裝置，包括間隔物框架，包括內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間包括驅(qū)動(dòng)部分和連通到所述驅(qū)動(dòng)部分的透鏡部分；彈性膜，附接到所述間隔物框架的一個(gè)表面以至少覆蓋所述透鏡部分；熱變形構(gòu)件，設(shè)置在所述間隔物框架的另一表面上，并由單一透明材料形成，該熱變形構(gòu)件是可變形的從而隨著溫度的改變而增大或減小所述內(nèi)部空間的體積；以及光學(xué)流體，設(shè)置在所述內(nèi)部空間中。
2.如權(quán)利要求1的光學(xué)裝置，其中所述熱變形構(gòu)件用熱膨脹系數(shù)與所述光學(xué)流體的熱膨脹系數(shù)基本相同的材料形成。
3.如權(quán)利要求1的光學(xué)裝置，其中所述熱變形構(gòu)件用熱膨脹系數(shù)為所述光學(xué)流體的熱膨脹系數(shù)的50%或更大的材料形成。
4.如權(quán)利要求1的光學(xué)裝置，其中所述熱變形構(gòu)件用疏水材料形成，所述疏水材料在流體透鏡的操作溫度范圍內(nèi)允許所述熱變形構(gòu)件的基本線性彈性變形。
5.如權(quán)利要求4的光學(xué)裝置，其中所述熱變形構(gòu)件用硅酮彈性體或硅酮樹脂形成。
6.如權(quán)利要求5的光學(xué)裝置，其中所述熱變形構(gòu)件用聚二甲基硅氧烷形成。
7.如權(quán)利要求5的光學(xué)裝置，其中所述間隔物框架用硅形成，并且用硅氧化物或硅氮化物形成的粘合劑輔助圖案插入在所述間隔物框架和所述熱變形構(gòu)件之間。
8.如權(quán)利要求1的光學(xué)裝置，其中所述熱變形構(gòu)件的與所述透鏡部分對(duì)應(yīng)的部分比所述熱變形構(gòu)件的邊緣部分更向外凸出。
9.如權(quán)利要求8的光學(xué)裝置，其中所述熱變形構(gòu)件的與所述透鏡部分對(duì)應(yīng)的部分是平的。
10.如權(quán)利要求1的光學(xué)裝置，其中所述光學(xué)流體的粘度小于100CP。
11.如權(quán)利要求1的光學(xué)裝置，其中所述驅(qū)動(dòng)部分和所述透鏡部分連通使得所述光學(xué)流體在它們之間幾乎瞬時(shí)流動(dòng)。
12.如權(quán)利要求1的光學(xué)裝置，其中所述光學(xué)流體在所述驅(qū)動(dòng)部分和所述透鏡部分之間自由流動(dòng)。
13.如權(quán)利要求1的光學(xué)裝置，其中所述熱變形構(gòu)件隨著溫度的增加變形為增大所述內(nèi)部空間的體積，使得所述熱變形構(gòu)件和所述彈性膜之間的距離增加。
14.一種光學(xué)裝置，包括間隔物框架，圍繞內(nèi)部空間設(shè)置，該內(nèi)部空間包括驅(qū)動(dòng)部分和連通到所述驅(qū)動(dòng)部分的透鏡部分；彈性膜，附接到所述間隔物框架的一個(gè)表面，以至少覆蓋所述透鏡部分；熱變形構(gòu)件，設(shè)置在所述間隔物框架的另一表面上，該熱變形構(gòu)件是可變形的從而隨著溫度的改變而增大或減小所述內(nèi)部空間的體積；法蘭單元，沿所述熱變形構(gòu)件的邊緣設(shè)置；以及光學(xué)流體，設(shè)置在所述內(nèi)部空間中。
15.如權(quán)利要求14的光學(xué)裝置，其中所述法蘭單元用熱膨脹系數(shù)小于所述熱變形構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)的材料形成。
16.如權(quán)利要求15的光學(xué)裝置，其中所述間隔物框架用硅形成，并且所述法蘭單元用玻璃形成。
17.如權(quán)利要求14的光學(xué)裝置，其中所述熱變形構(gòu)件和所述法蘭單元之間的界面具有預(yù)定的傾斜角使得所述法蘭單元的寬度向外減小。
18.如權(quán)利要求17的光學(xué)裝置，其中所述熱變形構(gòu)件和所述法蘭單元之間的界面關(guān)于水平線具有30°至90°的傾斜角。
19.如權(quán)利要求14的光學(xué)裝置，還包括加強(qiáng)構(gòu)件，該加強(qiáng)構(gòu)件具有平的形狀并在對(duì)應(yīng)于所述透鏡部分的位置處設(shè)置在所述熱變形構(gòu)件上。
20.如權(quán)利要求19的光學(xué)裝置，其中所述加強(qiáng)構(gòu)件設(shè)置在所述熱變形構(gòu)件內(nèi)部。
21.一種光學(xué)裝置，包括間隔物框架，圍繞內(nèi)部空間設(shè)置，該內(nèi)部空間包括驅(qū)動(dòng)部分和連通到所述驅(qū)動(dòng)部分的透鏡部分；彈性膜，附接到所述間隔物框架的一個(gè)表面以至少覆蓋所述透鏡部分；熱變形構(gòu)件，設(shè)置在所述間隔物框架的另一表面上，并由單一透明材料形成，該熱變形構(gòu)件是可變形的從而隨著溫度的改變而增大或減小所述內(nèi)部空間的體積；加強(qiáng)構(gòu)件，在對(duì)應(yīng)于所述透鏡部分的位置處設(shè)置在所述熱變形構(gòu)件上，該加強(qiáng)構(gòu)件具有平的形狀；以及光學(xué)流體，設(shè)置在所述內(nèi)部空間中。
22.如權(quán)利要求21的光學(xué)裝置，其中所述加強(qiáng)構(gòu)件的厚度小于所述熱變形構(gòu)件的厚度，并且所述加強(qiáng)構(gòu)件設(shè)置在所述熱變形構(gòu)件內(nèi)部。
23.如權(quán)利要求21的光學(xué)裝置，其中所述加強(qiáng)構(gòu)件的厚度與所述熱變形構(gòu)件的厚度基本相同，并且所述加強(qiáng)構(gòu)件替代所述熱變形構(gòu)件的與所述透鏡部分對(duì)應(yīng)的部分。
24.如權(quán)利要求22的光學(xué)裝置，其中所述加強(qiáng)構(gòu)件用玻璃、聚酰亞胺、或聚醚砜形成。
25.如權(quán)利要求21的光學(xué)裝置，其中在所述間隔物框架中，所述驅(qū)動(dòng)部分設(shè)置為圍繞位于所述內(nèi)部空間的中心區(qū)域中的所述透鏡部分。
26.一種光學(xué)裝置，包括間隔物框架；光學(xué)部分，設(shè)置在所述間隔物框架的一個(gè)表面上；熱變形構(gòu)件，設(shè)置在所述間隔物框架的另一表面上；及光學(xué)材料，設(shè)置在由所述間隔物框架、所述光學(xué)部分、所述熱變形構(gòu)件限定的內(nèi)部空間中，其中所述熱變形構(gòu)件和所述間隔物框架用不同的材料形成，并且所述熱變形構(gòu)件具有預(yù)定形狀并隨著溫度的改變而變形從而增大或減小所述內(nèi)部空間的體積。
27.如權(quán)利要求沈的光學(xué)裝置，其中所述光學(xué)部分包括彈性膜。
28.如權(quán)利要求27的光學(xué)裝置，還包括沿所述熱變形構(gòu)件的邊緣設(shè)置的法蘭單元。
29.如權(quán)利要求27的光學(xué)裝置，還包括加強(qiáng)構(gòu)件，該加強(qiáng)構(gòu)件具有平的形狀并在對(duì)應(yīng)于所述光學(xué)部分的位置處設(shè)置在所述熱變形構(gòu)件上。
30.一種光學(xué)裝置，包括第一膜，包括向外凸出的預(yù)定實(shí)質(zhì)上凸出形狀，該第一膜由熱膨脹材料形成使得該第一膜隨著環(huán)境溫度的增加而進(jìn)一步向外凸出；加強(qiáng)構(gòu)件，設(shè)置在所述第一膜的中央，所述加強(qiáng)構(gòu)件由比所述第一膜的材料更剛性的材料制成；框架，設(shè)置在所述第一膜下面； 第二膜，設(shè)置在所述框架下面；以及流體，設(shè)置在由所述第一膜、所述框架和所述第二膜形成的內(nèi)部腔室中。
31.如權(quán)利要求30的光學(xué)裝置，其中所述內(nèi)部腔室的體積由于所述第一膜的熱膨脹而增大。
32.如權(quán)利要求31的光學(xué)裝置，其中所述第一膜、所述加強(qiáng)構(gòu)件、所述框架和所述第二膜共線地設(shè)置。
33.如權(quán)利要求30的光學(xué)裝置，其中所述第一膜的設(shè)置所述加強(qiáng)構(gòu)件的部分響應(yīng)于所述環(huán)境溫度的增加而保持平的形狀。
34.如權(quán)利要求33的光學(xué)裝置，其中所述第二膜的設(shè)置在所述第一膜的設(shè)置所述加強(qiáng)構(gòu)件的部分正下方的部分隨著所述環(huán)境溫度的增加保持平行于所述第一膜的設(shè)置所述加強(qiáng)構(gòu)件的部分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學(xué)裝置，諸如變焦流體透鏡。光學(xué)裝置包括間隔物框架、光學(xué)流體、彈性膜、致動(dòng)器、致動(dòng)器框架以及熱變形板。間隔物框架限定內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間包括彼此連通的透鏡部分和驅(qū)動(dòng)部分，該驅(qū)動(dòng)部分設(shè)置為圍繞設(shè)置在內(nèi)部空間的中心區(qū)域中的透鏡部分。光學(xué)流體填充在間隔物框架限定的內(nèi)部空間中。彈性膜附接在間隔物框架的表面上以覆蓋內(nèi)部空間的一側(cè)，熱變形板附接在間隔物框架的另一表面上以覆蓋內(nèi)部空間的另一側(cè)。熱變形板隨著溫度的改變變形從而增大或減小內(nèi)部空間的體積。
文檔編號(hào)G02B26/02GK102466828SQ20111033585
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者丁奎東, 李升浣, 李政燁, 金云培 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社